PEEK是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，可在250℃下長期使用，在高溫下能保持較高的彎曲強度和壓縮強度，剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，線膨脹系數(shù)小。
除濃硫酸外，幾乎能耐任何化學藥品；而且即使在較高溫度下仍能保持良好的化學穩(wěn)定性，同時其自身還具有阻燃性。
PEEK薄膜具有高的耐熱性、良好的電氣性能和力學性能，連續(xù)使用溫度可達240℃,介電損耗低至0.001~0.003；透光率達到85.9%。特別是其耐化學藥品性、耐水解性、耐放射線性等性能，即使在高性能薄膜中也相當突出。
一 、PEEK薄膜的制備方法
工業(yè)上PEEK薄膜主要有擠出流延法和擠出吹塑法兩種制備方法。
（1）擠出流延法
PEEK薄膜由T形口模熔融擠出流延制備，口模溫度須在400℃以上，擠出機螺桿可采用PA或PP薄膜用螺桿結構。為了使PEEK薄膜具有高的拉伸強度等優(yōu)異性能，可對其進行單向或雙向拉伸。
Li等通過擠出拉伸制備高強度PEEK薄膜，拉伸后拉伸強度達到了333MPa，幾乎是未拉伸的4倍，這主要源于拉伸取向和結晶的協(xié)同作用。在拉伸速率、拉伸溫度和拉伸比3個工藝參數(shù)中，拉伸比對薄膜拉伸強度的影響最為顯著（見圖1）。
圖1 拉伸比對PEEK薄膜拉伸強度的影響
Na等通過雙螺桿擠出機熔融共混制備了PEEK/聚醚砜包覆多壁碳納米管（MWCNT）復合材料，并采用擠出流延法制備了薄膜。
用于寬帶電磁干擾屏蔽時，薄膜表現(xiàn)出高熱穩(wěn)定性（5%質量損失時分解溫度T5%為586℃)和良好的力學性能（PEEK/聚醚砜包覆MWCNTs質量比為91∶9時，拉伸強度為101MPa），優(yōu)于先前報道的其他電磁屏蔽薄膜（表1）
表1 不同復合材料的電磁屏蔽效能、拉伸強度和T5 %
孫江華等采用擠出流延法制備了一系列PEEK薄膜，發(fā)現(xiàn)其拉伸強度隨流延輥轉速的增加從129MPa提高到155MPa；流延后雙向拉伸可大幅度提高薄膜的力學性能，縱向拉伸強度可達203MPa。
PEEK薄膜，圖源：威格斯
李文雷等通過雙螺桿擠出機共混制備了PEEK/MWCNT復合材料，采用擠出流延法制備了薄膜。在MWCNT含量為0.68%（體積分數(shù)）時，薄膜的介電常數(shù)達367.2×103Hz，是純PEEK薄膜的100倍左右；拉伸強度達到103.4MPa，使其適用于對力學性能有高要求的高介電常數(shù)材料。
（2）擠出吹塑法
PEEK薄膜也可以采用擠出吹塑法制備，可得到薄的薄膜，但難以得到寬幅薄膜。高正春等采用雙螺桿三層共擠吹塑法制備了主要成分為PET/PEEK/PI（150/200/180，質量份數(shù)）復合薄膜。
HDPE 三層共擠吹膜機 圖源：佛山市順德區(qū)宏程實業(yè)有限公司
擠出時，主機螺桿轉速100~200r/min，牽引速度5~10m/min，口模直徑400mm，吹脹比3~5。復合薄膜水蒸氣透過量低，剝離力大，熱合強度大。
朱冠南等通過擠出吹塑法制備了厚度小于0.5mm的PEEK薄膜，薄膜各向同性，且具有較好的耐磨性。
二、 PEEK薄膜的改性
（1）共混與填充改性
宋文生等采用共混方法制備了一系列不同組成的磺化聚醚醚酮（SPEEK）與PSF共混薄膜，發(fā)現(xiàn)隨PSF含量的增加，SPEEK/PSF薄膜的相分離行為加劇，室溫下的阻醇性能得到提高；PSF含量為50%時，甲醇透過系數(shù)僅為1.3×10-7cm2/s，下降了88.3%。
磷鎢酸
薛松等將SPEEK溶于二甲基乙酰胺中后加入磷鎢酸（PWA），攪拌均勻后在玻璃板上延流成膜，干燥脫水后制得了復合材料質子交換膜。
磺化度為0.73的SPEEK復合材料膜在PWA摻雜量達0.45%和0.6%（與SPEEK的質量比）時，電導率都高于10-2S/cm，80℃左右時分別達到2.95×10-2S/cm和3.88×10-2S/cm，大大高于Na-fion®117膜的電導率。
（2）等離子體改性
INAGAKI等采用氧等離子體對PEEK薄膜改性，在表面引入C—O基團，提高其親水性。與未經(jīng)處理的薄膜相比（93°),用直接等離子體處理和遠程氧等離子體處理的薄膜表面接觸角大幅減?。?6°~78°)。
杜鵬等采用離子注入的方法對PEEK薄膜改性，在表面產(chǎn)生結構極不完整的石墨相，從而使薄膜極性減小，與水的接觸角增大，同時使其表面硬度和模量顯著提高。
（3）接枝改性
Chen等通過二乙烯基苯的熱接枝和苯乙烯磺酸乙酯的輻射接枝改性超薄PEEK薄膜，改性后薄膜在熱水中表現(xiàn)出更高的水解穩(wěn)定性，例如在95℃的水中非常穩(wěn)定，5000h后質量未減少；且甲醇滲透率更低，為0.35×10-6cm2/s，不到Nafion®的1/7，可用作直接甲醇燃料電池的電解質膜。
50W直接甲醇燃料電池 圖源：廣州綠歌環(huán)保科技有限公司
Li等采用輻射誘導交聯(lián)和接枝對PEEK薄膜改性，并制備了芳香烴電解質膜，其甲醇滲透率更低（圖2），力學性能更高；在高溫下在直接甲醇燃料電池中具有耐久性；在95℃時最大功率密度達到106mW/cm2。
圖2 cPEEK和cPEEK-g-DVB電解質膜的甲醇滲透率與離子交換容量的關系
三、 PEEK薄膜的應用
PEEK薄膜主要應用領域為海水淡化、電子產(chǎn)品振膜、柔性印刷電路和薄膜電位器等。
Kiepfer等測量了純PEEK薄膜、滑石填充的PEEK薄膜和不銹鋼薄膜與人造海水的抗污性曲線，發(fā)現(xiàn)3種薄膜中，純PEEK薄膜與所測物質之間的附著力最弱，這歸因于其低極性、低粗糙度及均勻形貌。因此PEEK薄膜適用于熱海水淡化過程中的原位清洗。
Hamada等通過輻射誘導接枝聚合制備含納米SiO2的PEEK薄膜，其中納米SiO2含量3%（質量分數(shù)）時薄膜表現(xiàn)出最高的拉伸強度（16.4MPa），分別是不含SiO2的薄膜和Nafion®212的1.27倍和1.64倍；膜電極組件離子交換容量達3.30mmol/g，在相對濕度為30%時最大功率密度為612mW/cm2，提高了7%。因此PEEK/納米SiO2雜化膜的接枝電解質膜可用于燃料電池領域。
參考資料：楊超永等，高性能塑料薄膜制備方法及改性研究進展，中國塑料，2022;各公司官網(wǎng)
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